1 LinkedList的基本结构
链表就和链子一样，每一环都要连接着后边的一环和前边的一环，这样，当我们需要找这根链子的某一环的时候，只要我们能找到链子的任意一环，都可以找到我们需要的那一环。如下图：
LinkedList在jdk1.6中的结构：
LinkedList在jdk1.7中的结构：
图片来源于：Java进阶之—-LinkedList源码分析
对比一下，知道区别在哪里了吧？在1.7中，去掉了环形结构，自然在代码中的也会有部分的改变。
2 LinkedList的基本结构
2.1 成员变量
//容器的size,存放当前链表有多少个节点
transient int size = 0;
//指向链表的第一个节点的引用
transient Node<E> first;
//指向链表的最后一个节点的引用
transient Node<E> last;2.2 构造函数
public LinkedList() {
}
public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
this();
addAll(c);
}2.3 Node节点，LinkedList的内部私有类
private static class Node<E> {
E item;//存储的数据
Node<E> next;//指向链表的下一个数据
Node<E> prev;//链表的前一个数据
Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}3 主要方法分析
3.1 add()系列方法分析
3.1.1 准备—核心的元素插入方法
//将数据作为FirstNode插入链表
private void linkFirst(E e) {
//取得链表第一个元素
final Node<E> f = first;
//新建一个Node对象，该对象中数据为要插入的新数据
//该数据的前一个节点为null(它是首个节点),后一个节点是之前的first节点
final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
//将新元素赋值为第一个元素
first = newNode;
if (f == null)
//如果之前的首个节点（现在应该是第二个）为空，说明执行该插入操作前链表为空
//新节点既是首节点，也是尾节点（因为现在链表元素size = 1）
last = newNode;
else
//否则说明之前不是空链表
f.prev = newNode;
size++;
modCount++;
}//将数据作为LastNode插入链表
void linkLast(E e) {
final Node<E> l = last;
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
last = newNode;
if (l == null)
first = newNode;
else
l.next = newNode;
size++;
modCount++;
}//将数据插入到某个链表节点之前
void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
// assert succ != null;
final Node<E> pred = succ.prev;
final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
succ.prev = newNode;
if (pred == null)
first = newNode;
else
pred.next = newNode;
size++;
modCount++;
}3.1.2 理解任意一个核心方法，剩下两个方法也就不难理解了，以linkBefore为例
步骤1：执行linkBefore时，LinkedList的数据结构
步骤2：执行final Node newNode = new Node<>(pred, e, succ);
步骤3：执行pred.next = newNode;
3.1.3 add()方法分析
public boolean add(E e) {
//其实只是执行linkLast方法将数据添加到链表末尾
linkLast(e);
return true;
}public void add(int index, E element) {
checkPositionIndex(index);
if (index == size)
// 链表为空时，index = size = 0
linkLast(element);
else
linkBefore(element, node(index));
}//将Collection中元素插入LinkedList最后
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
return addAll(size, c);
}
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
// 检查传入的索引值是否在合理范围内
checkPositionIndex(index);
// 将给定的Collection对象转为Object数组
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
// 数组为空的话，直接返回false
if (numNew == 0)
return false;
// 1.获取到插入位置
Node<E> pred, succ;
if (index == size) {
// 链表为空时，index = size = 0
succ = null;//succ: 索引位置从指定集合插入的第一个元素
pred = last;//pred: 插入数组的第一个元素节点
} else {
// 链表非空时调用，node方法返回给定索引位置的节点对象
succ = node(index);
pred = succ.prev;
}
// 2.遍历数组，将数组的对象插入到节点中
for (Object o : a) {
@SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;
Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, );
if (pred == null)
first = newNode;
else
pred.next = newNode;
pred = newNode;
}
// 3.将断开的部分连接上
if (succ == null) {
last = pred; // 将当前链表最后一个节点赋值给last
} else {
// 链表非空时，将断开的部分连接上
pred.next = succ;
succ.prev = pred;
}
// 记录当前节点个数
size += numNew;
modCount++;
return true;
}public void addFirst(E e) {
linkFirst(e);
}
public void addLast(E e) {
linkLast(e);
}3.2 remove系列方法分析
3.2.1 准备—remove相关的核心方法
//删除第一个节点
private E unlinkFirst(Node<E> f) {
final E element = f.item;
final Node<E> next = f.next;
f.item = null;
f.next = null; // help GC
first = next;
if (next == null)
last = null;
else
next.prev = null;
size--;
modCount++;
return element;
}
//删除last节点
private E unlinkLast(Node<E> l) {
final E element = l.item;
final Node<E> prev = l.prev;
l.item = null;
l.prev = null; // help GC
last = prev;
if (prev == null)
first = null;
else
prev.next = null;
size--;
modCount++;
return element;
}
//删除某个节点
E unlink(Node<E> x) {
// 临时保存移除对象的所有数据（prev和next指针以及存储数据）
final E element = x.item;
final Node<E> next = x.next;
final Node<E> prev = x.prev;
//prev指针为null，则说明该对象为头节点
if (prev == null) {
first = next;
} else {
prev.next = next;
x.prev = null;
}
//next指针为null，则说明该对象为尾节点
if (next == null) {
last = prev;
} else {
next.prev = prev;
x.next = null;
}
x.item = null;
size--;
modCount++;
return element;
}3.2.2 理解任意一个核心方法，剩下两个方法也就不难理解了，unlink(Node x)为例
（1）步骤1：执行remove操作前的数据结构
步骤2：执行prev指针相关
步骤3：执行next指针相关
3.2.3 remove代码分析
//按index删除节点很简单，node方法获取到对应的元素，然后unlink删除即可
public E remove(int index) {
checkElementIndex(index);
return unlink(node(index));
}
//按对象删除，依次遍历链表，然后找到首个符合的元素，然后删除该元素
public boolean remove(Object o) {
if (o == null) {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (x.item == null) {
unlink(x);
return true;
}
}
} else {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (o.equals(x.item)) {
unlink(x);
return true;
}
}
}
return false;
}
//同样没啥好说的，移除第一个Node
public E removeFirst() {
final Node<E> f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkFirst(f);
}
//移除最后一个Node
public E removeLast() {
final Node<E> l = last;
if (l == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkLast(l);
}3.2.4 node(int index)–找到对应index的元素节点
类似于二分查找法，第一次查找根据index判断是从头部还是尾部获取对应元素，相对于数组结构，性能还是有所欠缺。
Node<E> node(int index) {
if (index < (size >> 1)) {
Node<E> x = first;
for (int i = 0; i < index; i++)
x = x.next;
return x;
} else {
Node<E> x = last;
for (int i = size - 1; i > index; i--)
x = x.prev;
return x;
}
}3.3 get方法分析
3.3.1 getFirst/getLast方法
public E getFirst() {
final Node<E> f = first;
if (f == )
throw new NoSuchElementException();
return f.item;
}
public E getLast() {
final Node<E> l = last;
if (l == )
throw new NoSuchElementException();
return l.item;
} 3.3.2 get方法
public E get(int index) {
// 校验给定的索引值是否在合理范围内
checkElementIndex(index);
return node(index).item;
} 4 LinkedList的其他实现
4.1 队列的方法—Queue
/**
* Retrieves, but does not remove, the head (first element) of this list.
* @return the head of this list, or {@code null} if this list is empty
*/
public E peek() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : f.item;
}
/**
* Retrieves, but does not remove, the head (first element) of this list.
* @return the head of this list
*/
public E element() {
return getFirst();
}
/**
* Retrieves and removes the head (first element) of this list.
* @return the head of this list, or {@code null} if this list is empty
*/
public E poll() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
}
/**
* Retrieves and removes the head (first element) of this list.
* @return the head of this list
*/
public E remove() {
return removeFirst();
}
/**
* Adds the specified element as the tail (last element) of this list.
*/
public boolean offer(E e) {
return add(e);
}4.2 双端队列—Deque
public boolean offer(E e) {
throw new RuntimeException("Stub!");
}
public boolean offerFirst(E e) {
throw new RuntimeException("Stub!");
}
public boolean offerLast(E e) {
throw new RuntimeException("Stub!");
}
public E peekFirst() {
throw new RuntimeException("Stub!");
}
public E peekLast() {
throw new RuntimeException("Stub!");
}
public E pollFirst() {
throw new RuntimeException("Stub!");
}
public E pollLast() {
throw new RuntimeException("Stub!");
}4.3 栈的方法
public void push(E e) {
throw new RuntimeException("Stub!");
}
public E pop() {
throw new RuntimeException("Stub!");
}5 实现例子
（1）采用链表实现的,因此在进行insert和remove动作时在效率上要比ArrayList要好得多!适合用来实现Stack(堆栈)与Queue(队列),前者先进后出，后者是先进先出。
public class StringStack {
private LinkedList<String> linkedList
= new LinkedList<String>();
/**
* 将元素加入LinkedList容器 (即插入到链表的第一个位置)
*/
public void push(String name){
linkedList.addFirst(name);
}
/**
* 取出堆栈中最上面的元素 (即取出链表linkedList的第一个元素)
* @return
*/
public String getTop(){
return linkedList.getFirst();
}
/**
* 取出并删除最上面的元素 (即移出linkedList的第一个元素)
* @return
*/
public String pop(){
return linkedList.removeFirst();
}
/**
* 获取元素个数
*/
public int size(){
return linkedList.size();
}
/**
* 判断堆栈是否为空 (即判断 linkedList是否为空)
* @return
*/
public boolean isEmpty(){
return linkedList.isEmpty();
}
//测试
public static void main(String[] args) {
StringStack stack = new StringStack();
stack.push("yulon");
stack.push("xiaoyun");
stack.push("羽龙共舞");
System.out.print("第一个元素是:\t");
System.out.println(stack.getTop());
System.out.println();
System.out.println("全部元素:");
while(!stack.isEmpty()){
System.out.println("\t"+stack.pop());
}
}
} 第一个元素是: 羽龙共舞
全部元素:
羽龙共舞
xiaoyun
yulon （2）如果要使用队列的功能,由于LinkedList也实现了java.util.Queue接口,所以可以直接使用LinkedList的实例来实现。
public class QueueDemo {
public static void main(String[] args) {
//父类引用queue指向子类对象
Queue<String> queue = new LinkedList<String>();
//offer()方法是往队列加入元素
queue.offer("xiaoyun");
queue.offer("yulon");
queue.offer("羽龙共舞");
String element = ;
while((element=queue.poll())!=){
System.out.println(element+"\t");
}
}
} xiaoyun
yulon
羽龙共舞 6 总结
6.1 优点
（1）LinkedList没有大小限制
（2）没有浪费存储空间（Node节点的创建需要额外消耗少量空间）
（3）add，remove等操作的空间消耗是固定的，不会造成对元素进行额外的移动拷贝
6.2 缺点
（1）除了对首尾元素外，对其他节点，进行add，remove，set，get等操作，都需要进行遍历查找的，时间复杂度为O(n)。
6.3 应用场景
（1）查询操作少，存储大量数据，可以考虑使用LinkedList。
6.4 多线程下
（1）LinkedList和ArrayList一样，都不是线程安全的。
（2）在考虑线程安全的情况下，可以使用 ConcurrentLinkedQueue代替LinkedList，直接同步LinkedList对象，或者使用List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(…));
7 对比ArrayList
7.1 相同点
（1）两者均不是线程安全的。
（2）两者都支持null值。
（3）都实现了List接口。
7.2 不同点
（1）ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构，LinkedList基于链表的数据结构。
（2）对于随机访问get和set，ArrayList优于LinkedList，因为LinkedList要移动指针遍历查找。
（3）对于新增和删除操作add和remove，LinedList比较占优势，因为ArrayList要移动数据。
7.3 演示
集合中装5万条数据，测试运行结果如上。因此，ArrayList更适合读取数据，linkedList更多的时候添加或删除数据。
7.4 原理
（1）ArrayList内部是使用可増长数组实现的，所以是用get和set方法是花费常数时间的，但是如果插入元素和删除元素，除非插入和删除的位置都在表末尾，否则代码开销会很大，因为里面需要数组的移动。
（2）LinkedList是使用双链表实现的，所以get会非常消耗资源，除非位置离头部很近。但是插入和删除元素花费常数时间。
8 参考链接
源码链接
Java8 LinkedList源码分析
Java进阶之—-LinkedList源码分析
深入理解ArrayList与LinkedList的区别